(57)【要約】【課題】      屋内で使用される場合でも、使用開始直後から十分な光触媒機能を発揮でき、優れた防汚性、抗菌性および消臭性を発現する機能性建築部材を製造するための簡便な方法を提供する。【解決手段】  基材に、光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、塗膜を形成した後、該塗膜表面に水分を付加し、紫外線を照射する。【選択図】図１
2005061156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、塗膜を形成した後、該塗膜表面に水分を付加し、紫外線を照射することを特徴とする機能性建築部材の製造方法。
【請求項２】
塗膜表面への水分の付加は、温度２０〜４０℃、湿度５０〜９０％ＲＨとすることにより行う請求項１の機能性建築部材の製造方法。
【請求項３】
塗膜表面への水分の付加は、加温した塗膜表面に水を噴霧または塗布することにより行う請求項１の機能性建築部材の製造方法。
【請求項４】
光触媒を含有するコーティング剤は、酸化チタン微粒子とシリコン系バインダーを含有してなるものとする請求項１ないし３のいずれかの機能性建築部材の製造方法。
【請求項５】
光触媒を含有するコーティング剤におけるシリコン系バインダーは、次の（ａ）〜（ｃ）
（ａ）次式（Ｉ）
【化１】
2005061156.tif 000010
（ただし、Ｒ1は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物および／またはコロイダルシリカ
（ｂ）次式（II）
【化２】
2005061156.tif 000011
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
（ｃ）次式（III）
【化３】
2005061156.tif 000012
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
の３成分を、（ａ）合計２０〜２００重量部、（ｂ）１００重量部、（ｃ）０〜６０重量部で混合し、加水分解および重縮合して得られる９００以上の重量平均分子量（ＰＳ換算）を有するものとする請求項４の機能性建築部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、防汚性、抗菌性および消臭性に優れた機能性建築部材の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、使用開始直後から高い防汚性、抗菌性および消臭性を発揮できる機能性建築部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外壁、屋根、デッキ等の外装材や、クロス、柱、床、手すり等の内装材は、日光、風雨、排気ガス、湿気、油分、タバコ、埃等による汚染を受け、経年により美麗さを失うため、清掃や交換等のメンテナンスを必要とする。また、風呂、洗面所、トイレ、台所等の水廻りでは、カビの発生や細菌の繁殖が起こりやすいため、衛生管理が重要となっている。
【０００３】
そこで、近年、光触媒を配合した塗料を表面に塗布した機能性建材が、防汚性、抗菌性、消臭性等を発揮できるものとして注目され、ビル、マンション、戸建て住宅に導入されている。
【０００４】
光触媒は、光照射により空気中の水から水酸ラジカルを発生させ、有機物の分解力を発揮するとともに、光触媒表面に親水基を形成させ、親水性を発揮する。したがって、光触媒は、汚れ成分の付着を防止したり、細菌の増殖を防いだり、汚れ成分や悪臭成分を分解除去したりでき、優れた防汚、抗菌、消臭剤として注目されている。
【０００５】
しかし、前記の機能性建材では、光触媒は、バインダー等の塗料成分で覆われ、塗膜中に固定化されているため、塗膜表面に露出しておらず、使用開始時には分解力や親水性が十分に発現されない。このような機能性建材も、屋外で太陽光に曝されれば光触媒機能が発揮され、塗料成分が分解されて光触媒が表面に露出する。そして、これにより、分解力や親水性が発現される。したがって、使用開始から間もなくして光触媒による防汚性、抗菌性、消臭性が十分に発揮されるようになるのである。
【０００６】
ところが、このような機能性建材が屋内で使用される場合には、光量が不十分なために光触媒機能が容易には発揮されず、光触媒は塗料成分に覆われたままとなり、光触媒による防汚性、抗菌性、消臭性が全く得られなかったり、得られるまでに長期間を要したりするという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するものとして、光触媒を配合した塗料を基材に塗布した後、放電処理を施して塗膜表面の塗料成分を分解し、光触媒を表面に露出させる方法が提案されている（特許文献１）。しかし、放電処理を行うためには、特殊な装置や設備が必要であり、機能性建材の製造工程を煩雑にする上、製造コストが高くなるという新たな問題が発生した。
【特許文献１】特開平１１−０４７６１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、屋内で使用される場合でも、使用開始直後から十分な光触媒機能を発揮でき、優れた防汚性、抗菌性および消臭性を示す機能性建築部材を製造するための簡便な方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、基材に光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、塗膜を形成した後、該塗膜表面に水分を付加し、紫外線を照射することを特徴とする機能性建築部材の製造方法を提供する。
【００１０】
また、この出願の発明は、第２には、塗膜表面への水分の付加を、温度２０〜４０℃、湿度５０〜９０％ＲＨとすることにより行う前記の機能性建築部材の製造方法を、第３には、塗膜表面への水分の付加を、加温した塗膜表面に水を噴霧または塗布することにより行う機能性建築部材の製造方法を提供する。
【００１１】
この出願の発明は、第４には、光触媒を含有するコーティング剤を、酸化チタン微粒子とシリコン系バインダーを含有してなるものとする前記いずれかの機能性建築部材の製造方法を提供する。
【００１２】
そして、この出願の発明は、第５には、光触媒を含有するコーティング剤におけるシリコン系バインダーが、次の（ａ）〜（ｃ）
（ａ）次式（Ｉ）
【００１３】
【化４】
2005061156.tif 000003
【００１４】
（ただし、Ｒ1は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物および／またはコロイダルシリカ
（ｂ）次式（II）
【００１５】
【化５】
2005061156.tif 000004
【００１６】
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
（ｃ）次式（III）
【００１７】
【化６】
2005061156.tif 000005
【００１８】
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
の３成分を、（ａ）合計２０〜２００重量部、（ｂ）１００重量部、（ｃ）０〜６０重量部で混合し、加水分解および重縮合して得られる９００以上の重量平均分子量（ＰＳ換算）を有するものである前記の機能性建築部材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明の機能性建築部材の製造方法では、光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、得られた塗膜表面に紫外線を照射することにより、塗膜中の光触媒が活性化され、光触媒機能により塗膜表面のコーティング剤成分が分解される。このとき、紫外線照射には市販のＵＶランプが適用できることから、従来の放電処理を伴う方法に比べ、簡便かつ安価に機能性建築部材を製造することが可能となる。また、紫外線照射の際、塗膜表面に水分を付加することにより、光触媒による水酸ラジカルの発生がさらに促進され、コーティング剤成分の分解反応が進行する。したがって、短時間で光触媒が表面に露出されるようになる。このようにして製造される機能性建築部材では、屋内での使用においても、使用開始直後から光触媒による防汚性、抗菌性、消臭性が発揮される。
【００２０】
また、上記第２の発明の機能性建築部材の製造方法では、光触媒を含有するコーティング剤を塗布した後、雰囲気を温度２０〜４０℃、湿度５０〜９０％ＲＨとすることにより、塗膜表面に水分を過剰に存在させることができる。したがって、紫外線を照射した際に光触媒による水酸ラジカルの発生がさらに促進され、コーティング剤成分の分解反応が進行する。
【００２１】
さらに、上記第３の発明の機能性建築部材の製造方法では、光触媒を含有するコーティング剤を塗布した後、得られた塗膜を加温し、そこに水を噴霧または塗布する。これにより塗膜表面に水分が付加され、紫外線照射による水酸ラジカルの発生が促進される。したがって、簡便にコーティング剤成分の分解反応を進行させることできる。
【００２２】
上記第４の発明の機能性建築部材の製造方法では、光触媒を含有するコーティング剤を、酸化チタン微粒子とシリコン系バインダーを含有してなるものとすることにより、機能性建築部材の表面に光触媒機能を有する高強度で均一な塗膜が形成される。
【００２３】
また、上記第５の発明の機能性建築部材の製造方法では、機能性建築部材表面に高い防汚性、抗菌性、消臭性を有し、基材との密着性が高く、高強度な塗膜が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法は、基材に、光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、塗膜を形成した後、該塗膜表面に水分を付加し、紫外線を照射することを特徴とする。
【００２５】
このとき、基材の材質はとくに限定されない。例えば、アルミニウム、鉄等の金属板、ステンレス等の合金板、ブリキやトタン等のメッキ板などの金属基材、木材、合板、ＭＤＦ、パーティクルボード等の木質基材、ＦＲＰ、人造大理石、樹脂成形品等のプラスチック基材、ガラス、ホーロー、セラミックス、石膏ボード、珪酸カルシウム板、ロックウール板、セメント板、粘土板、陶磁器質タイル、スレート等の無機質基材、さらには、各種シート、紙、繊維質シート、不織布等が使用できる。さらに、これらの基材に有機塗装を施したものやこれらの基材を複数積層させたものを用いてもよい。
【００２６】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法において、基材に塗布されるコーティング剤は、光触媒を含有するものであればよく、その種類や組成はとくに限定されない。コーティング剤における光触媒としては、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＺｎＳ、Ｐｔ／ＴｉＯ2等が例示され、これらは粉体であってもゾルであってもよい。ゾル状のものとする場合、水分散性であってもアルコール等の非水系有機溶剤分散性であってもよい。また、光触媒は、Ｐｔ担持ルチル型酸化チタンのように、金属酸化物にＰｔ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｄ等の遷移金属を１種以上担持したものであってもよい。このように遷移金属が担持された金属酸化物では、より高い触媒活性が期待できる。
【００２７】
一方、コーティング剤におけるのバインダー成分としては、アクリル系、ウレタン系、フッ素系、シリコン系のものが例示される。中でも、シリコン系バインダーは、高強度で均一な塗膜を与えることから、好ましい。シリコン系バインダーとしては、各種のものが適用できるが、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）
（ａ）次式（Ｉ）
【００２８】
【化７】
2005061156.tif 000006
【００２９】
（ただし、Ｒ1は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物および／またはコロイダルシリカ
（ｂ）次式（II）
【００３０】
【化８】
2005061156.tif 000007
【００３１】
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
（ｃ）次式（III）
【００３２】
【化９】
2005061156.tif 000008
【００３３】
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基である）
で表されるケイ素化合物
の３成分を、（ａ）合計２０〜２００重量部、（ｂ）１００重量部、（ｃ）０〜６０重量部で混合し、加水分解および重縮合して得られる９００以上の重量平均分子量（ＰＳ換算）を有するものは、基材との密着性が高く、高強度な塗膜を与えることから好ましいものとして挙げられる。
【００３４】
このようなシリコン系バインダーにおいて、（ａ）〜（ｃ）は、いずれも次式（IV）
【００３５】
【化１０】
2005061156.tif 000009
【００３６】
（ただし、Ｒ1、Ｒ2は一価の炭化水素基であり、ｎは置換基の数を表す０〜２の整数である）
で表されるケイ素化合物である。つまり、（ａ）成分は式（IV）においてｎ＝０、（ｂ）成分は式（IV）においてｎ＝１、（ｃ）成分は式（IV）においてｎ＝２のケイ素化合物である。これら（ａ）〜（ｃ）の各成分において、Ｒ1とＲ2は各々同一であっても別異であってもよい一価の炭化水素基である。また、（ａ）〜（ｃ）におけるＲ1はすべて同一であってもよいし、別異であっても良く、（ｂ）および（ｃ）におけるＲ2も各々同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。
【００３７】
Ｒ1としては、炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ2としては炭素数１〜８の置換または非置換炭化水素基が好ましく例示される。具体的には、Ｒ1としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基が、Ｒ2としては、メチル、エチル、プロピル、ブチルに加えて、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル等のアルキル基、フェニル、トルイル等のアリール基、メトキシ、エトキシ等のアルコキシ基、ビニル基、さらにこれらがアルキル基、ハロゲン基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、水酸基等で置換された各種の置換基が例示される。したがって、（ａ）成分としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシランが挙げられる。また、（ａ）成分はケイ素化合物であるが、コロイダルシリカの状態で存在するものであってもよいし、式（Ｉ）のケイ素化合物に加えてコロイダルシリカを含有するものであってもよい。次に（ｂ）成分としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のオルガノトリアルコキシシランが例示される。さらに、（ｃ）成分としては、例えばジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランが挙げられる。
【００３８】
これら（ａ）〜（ｃ）の３成分は、（ａ）合計２０〜２００重量部、（ｂ）１００重量部、（ｃ）０〜６０重量部の混合比で混合される。このような混合比は、加水分解、重縮合により好適な重量平均分子量を得る上で重要である。なお、本明細書において、「重量平均分子量」とは、例えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフ）により求められる値（ポリスチレン換算）を意味するものとする。
【００３９】
さらに、このようなシリコン系バインダーは、（ａ）〜（ｃ）成分を、水またはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、あるいはエチレングリコール類等の各種溶媒中で、もしくはこれらの溶媒にトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等を加えた混合溶媒中で混合し、加水分解および重縮合させることにより得られるものであってもよい。このとき、加水分解と重縮合は水によって進行するが、重縮合反応をさらに促進させるために、各種の硬化触媒を添加してもよい。重量平均分子量が９００未満の場合には、光触媒の分散性が低下したり、膜形成能が低下したりして良好な塗膜が得られ難くなるため、上記のシリコン系バインダーの重量平均分子量は９００以上（ＰＳ換算）とする。
【００４０】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法において、光触媒を含有するコーティング剤の固形分量は、とくに限定されない。一般に光触媒の量が多いほど触媒機能が発揮されるが、多すぎると反対に膜形成能が低下したり、十分な塗膜強度が得られなくなったりすることから、例えば、光触媒とバインダー成分の固形分比を１：９〜８：２の範囲とすることができる。また、このようなコーティング剤は、光触媒以外にも、分散性や安定性の向上、着色等の目的に応じて、分散剤、界面活性剤、レベリング剤、増粘剤、顔料、染料等を含有するものとしてもよい。
【００４１】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法において、光触媒を含有するコーティング剤を基材に塗布する方法はとくに限定されず、スプレー、刷毛塗り、バーコーター、スピンコーター、ディッピング、ロールコーター、フローコーター等の一般的な塗布方法が用いられる。もちろん、光触媒を含有するコーティング剤は、基材に直接塗布してもよいし、下塗り塗料を塗布して下層を設けてもよい。また、このようにして得られる塗膜や下層の厚さはとくに限定されない。
【００４２】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法では、以上のとおりの光触媒を含有するコーティング剤を基材に塗布した後、得られた塗膜表面に水を付加し、紫外線を照射する。塗膜表面への水の付加は、紫外線照射を行う雰囲気を高湿とすることにより行ってもよいし、塗膜表面を直接水で濡らした後、紫外線を照射することにより行ってもよい。具体的には、温度２０〜４０℃、湿度５０〜９０％ＲＨの雰囲気下で塗膜表面に紫外線を照射することが好ましい。さらに簡便な方法としては、塗膜表面を加温し、水を噴霧または塗布して紫外線を照射する方法が挙げられる。
【００４３】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法において照射される紫外線としては、ブラックライト、キセノンランプ、低〜超高圧水銀灯、殺菌灯などを用いた波長１００〜４００ｎｍの光としてもよいし、太陽光等の紫外線を含む光としてもよい。中でも、３６５ｎｍピーク波長域における紫外線強度が１〜５０ｍＷ／ｃｍ2であるものが好ましい。
【００４４】
以上のとおりのこの出願の発明の機能性建築部材の製造方法では、塗膜表面に水を付加させて紫外線照射を行うことにより光触媒作用が発揮され、塗膜表面で水酸ラジカルがより多く発生する。これにより短時間で塗膜表面のコーティング剤成分が分解され、塗膜表面に光触媒が露出して分解力や親水性が発現される。したがって、機能性建築部材が内装材等として屋内で使用される場合でも、使用開始直後から防汚性、抗菌性、消臭性が発揮されるようになる。
【００４５】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法によって得られる機能性建築部材は、外壁材、屋根材、瓦、雨樋、門、フェンス、ドア、窓、およびそれらの周辺部材として、また天井、壁、床、収納部材、造作材、キッチン、トイレ、洗面、浴室、窓およびそれらの周辺部材として、さらには照明カバー、ランプ、障子、ふすま等の建具、インテリア部材等として使用されるものであるが、とくに光量の少ない屋内用途に適したものである。
【００４６】
以下、実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００４７】
＜実施例１＞
メチルトリメトキシシラン１００重量部、トリエトキシシラン１０重量部とＩＰＡオルガノシリカゾル（触媒化成社製、商品名：ＯＳＣＡＬ１４３２）９０重量部、ジメチルジメトキシシラン３０重量部、およびイソプロピルアルコール１００重量部を混合し、水９０重量部を添加した。攪拌しながら６０℃で反応させ、重量平均分子量が約１５００のシリコン系バインダーを調製した。
【００４８】
次に、得られたシリコン系バインダーに、酸化チタンゾル（石原産業（株）製、ＳＴＳ０１）を固形分の重量比がシリコン系バインダー固形分／酸化チタン＝５０／５０となるように添加した後、メタノールで固形分が１％となるように希釈し、光触媒を含有するコーティング剤を得た。
【００４９】
得られたコーティング剤をサイディング基板に１００ｇ／ｍ2でスプレー塗装し、風乾した後、１５０℃で硬化させた。得られた塗膜の厚さは２μｍであった。
【００５０】
次いで、２０℃、４５％ＲＨの雰囲気中で、高圧水銀灯（オーク製作所ＯＲＣハンディＷ３００）により、２ｃｍの高さから塗膜に紫外線を照射し、機能性建築部材を得た。
【００５１】
紫外線照射時間毎の機能性建築部材表面の接触角を測定し、塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認した。
【００５２】
結果を図１に示した。
＜実施例２＞
紫外線照射を２５℃、７０％ＲＨの雰囲気中で行った以外は、実施例１と同様の方法により機能性建築部材を製造し、塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認した。
【００５３】
結果を図１に示した。
＜実施例３＞
紫外線照射を３０℃、８０％ＲＨの雰囲気中で行った以外は、実施例１と同様の方法により機能性建築部材を製造し、塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認した。
【００５４】
結果を図１に示した。
＜実施例４＞
紫外線照射を、４０℃、湿度９０％ＲＨで行った以外は、実施例１と同様の方法により機能性建築部材を製造した。
【００５５】
塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認し、結果を図１に示した。
＜実施例５＞
実施例１と同様の方法によりコーティング剤をサイディング基材に塗布し、風乾および硬化させて得られた塗膜を、表面温度が６０℃となるようにプレヒートし、スポンジロールで水を約５０ｇ／ｍ2塗布した後、実施例１と同様の方法により紫外線を照射した。
【００５６】
塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認し、結果を図１に示した。
＜比較例１＞
実施例１と同様の方法によりコーティング剤をサイディング基材に塗布し、風乾および硬化させた後、２３℃の乾燥雰囲気（湿度２８％ＲＨ）中で塗膜に紫外線を照射し、機能性建築部材を得た。
【００５７】
紫外線照射時間毎の機能性建築部材表面の接触角を測定し、塗膜表面が親水性となるまでの時間を確認した。
【００５８】
結果を図１に示した。
【００５９】
図１より、基材に光触媒を含有するコーティング剤を塗布して得られた塗膜に水分を付加させ、紫外線を照射することにより、高い撥水性（接触角＞９５°）を示していた塗膜表面が短時間で親水性（接触角＜１°）となることが確認された（実施例１〜５）。とくに、高湿雰囲気下で紫外線照射を行った場合（実施例３および４）や塗膜を直接濡らして紫外線を照射した場合（実施例５）は、５〜６分で塗膜表面が親水性となった。
【００６０】
一方、光触媒を含有するコーティング剤を塗布して得られた塗膜に、乾燥雰囲気下で紫外線を照射した場合には、長時間に渡り塗膜の撥水性が維持され、３０分経過後も完全に親水性にはならなかった（比較例１）。
【００６１】
以上より、光触媒を含有するコーティング剤を塗布して得られた塗膜に水分を付加させて紫外線を照射することにより、光触媒機能が発揮され、塗膜表面のコーティング剤成分が分解されて光触媒が塗膜表面に露出されたことが示唆された。したがって、この出願の発明の機能性建築部材の製造方法により、使用開始直後から防汚性、抗菌性、消臭性を発揮できる機能性建築部材が、短時間の紫外線照射で、簡便に得られることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、屋内で使用される場合でも、使用開始直後から光触媒による防汚性、抗菌性、消臭性が発揮される機能性建築部材の簡便な製造方法が提供される。
【００６３】
この出願の発明の機能性建築部材の製造方法では、光触媒を含有するコーティング剤を塗布し、得られた塗膜表面に紫外線を照射することにより、塗膜中の光触媒が活性化され、光触媒機能により塗膜表面付近のコーティング剤成分が分解される。紫外線照射には市販のＵＶランプが使用でき、従来の放電処理を伴う方法に比べ、簡便かつ安価に機能性建築部材を製造することが可能となる。また、紫外線照射の際、塗膜表面に水を付加することにより、光触媒によるラジカルの発生がさらに促進されることから、短時間で塗膜表面のコーティング剤成分が分解され、光触媒が表面に露出される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、紫外線照射時間ごとの機能性建築部材表面の接触角の経時変化を示した図である。
【図１】
2005061156.tif 000013